Способ структуроскопии ферромагнитных изделий Советский патент 1985 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля качества проведения технологических операций, связанных с формированием структуры поверхностных слоев изделий: шлифование, упрочнение поверхностным пластическим деформированием, поверхностная закалка, химико-термическая обработка.

Известен способ контроля качества ферромагнитных материалов и изделий из них, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают одновременно низкочастотным и высокочастотным магнитными полями, индукционным методом регистрируют ЭДС от скачков Баркгаузена, измеряют ее мощность при различных значениях низкочастотного перемагничивающего поля, по величине которой судят о структурном состоянии контролируемого изделия 1.

Однако в данном способе толщина поверхностного контролируемого слоя определяется глубиной проникновения в материал высокочастотного поля, возбуждающего совместно с низкочастотным полем скачки Баркгаузена, и затуханием электромагнитного поля от скачков Баркгаузена, которое наводит ЭДС. Затухание обусловлено экранирующим влиянием поверхностных слоев материала. Оба фактора определяются электропроводностью и магнитной rtpoницаемостью материала. Так как при перемагничивании низкочастотным полем изменяется магнитная проницаемость материала, то будут меняться как глубина проникновения в материал высокочастотного магнитного поля, так и затухание электромагнитного поля скачков Баркгаузена. Таким образом, различным значениям низкочастотного перемагничивающего поля будет соответствовать различная толщина поверхностного контролируемого слоя, что не обеспечивает достаточной надежности контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ структуроскопии ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полем низкой частоты, регистрируют акустические импульсы от скачков Баркгаузена при различных значениях величины поля перемагничивания, по параметрам которых определяют результат контроля. -В известном способе толщина поверхностного контролируемого слоя будет определяться только глубиной проникновения в материал перемагничивающего поля, так как распространение акустических импульсов от скачков Баркгаузена в ферромагнитных материалах не испытывает затухания, и они регистрируются с любой глубины контролируемого изделия. В свою очередь, глубина проникновения в материал перемагничивающего поля зависит от скорости изменения магнитного поля, электропроводности и магнитной проницаемости материала 2.

Недостатком известного способа контроля является то, что он не обеспечивает постоянства толщины контролируемого поверхностного слоя. Это объясняется тем, что при перемагничивании контролируемого изделия изменяется магнитная проницаемость материала, и различным значениям магнитного поля будет соответствовать различная глубина его проникновения. Изменение в процессе перемагничивания толщины контролируемого слоя приводит к погрещностям при оценке структурного состояния поверхностных слоев, особенно в тех случаях, когда это состояние существенно отличается от структурного состояния глубинных слоев материала. Следствием этого является неудовлетворительная надежность неразрущающего контроля.

Цель изобретения - повыщение надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу структуроскопии ферромагнитных изделий, заключающемуся в перемагничивании изделия полем низкой частоты, регистрации акустических импульсов от скачков Баркгаузена при различных значениях величины поля перемагничивания, по параметрам которых определяют результат контроля, изделие дополнительно перемагничивают высокочастотным полем, измеряют величину дифференциальной магнитной проницаемости и изменяют частоту высокочастотного поля обратно пропорционально этой величине.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ структуроскопии ферромагнитных изделий.

Устройство содержит генератор 1 низкочастотного тока, генератор 2 высокочастотного тока с управляемой частотой выходного сигнала, намагничивающие катущки 3 и 4, измерительную катущку 5, низкочастотный усилитель 6, акустический датчик 7, высокочастотный усилитель 8, блок 9 измерения параметров импульсов от скачков Варкгаузена при различных значениях низкочастотного магнитного поля, индикатор 10.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое изделие перемагничивают низкочастотным и высокочастотным магнитными полями. Глубина проникновения 6 высокочастотного поля, которое совместно с низкочастотным возбуждает скачки Баркгаузена, определяется электропроводностью (э и магнитной проницаемостью материала, а также частотой f высокочастотного поля: V 2/ju 0 f. Измеряют магнитную проницаемость контролируемого изделия при различных значениях низкочастотного магнитного поля (так называемую дифференциальную магнитную проницаемость). Измеряют частоту высокочастотного поля обратно пропорционально величине магнитной проницаемости так, чтобы произведение J f оставалось постоянным. Этим в соответствии с формулой обеспечивается постоянство глубины проникновения высокочастотного поля в материал, а следовательно,-толщины поверхностного контролируемого слоя. Последнее обеспечивается также тем, что в способе реализуется регистрация акустических импульсов от скачков Баркгаузена, которые не испытывают существенного затухания в материале.

Устройство работает следующим образом.

На контролируемое изделие 11 воздействуют низкочастотное и высокочастотное магнитные поля, которые создаются соответственно генераторами 1 и 2 и намагничивающими катущками 3 и 4. Измерительная катущка 5 и низкочастотный усилитель 6 регистрируют ЭДС, пропорциональную дифференциальной магнитной проницаемости контролируемого изделия. Сигнал с выхода низкочастотного усилителя 6 по-, дается на управляющий вход генератора 2. При этом частота генератора 2 изменяется обратно пропорционально выходному сигналу усилителя 6. Акустические импульсы

0 от скачков Баркгаузена преобразуются в ЭДС с помощью акустического датчика 7. ЭДС усиливаетя высокочастотным усилителем 8 и поступает в блок 9, где измеряют параметры импульсов при различных значениях низкочастотного поля.

5 Последнее реализуется с помощью электрической связи между выходом низкочастотного генератора 1 тока и вторым входом блока 9. Индикатор 10 служит для считывания результатов контроля.

Предлагаемый способ структуроскопии ферромагнитных изделий по сравнению с известным дает возможность задать необходимую глубину контроля и поддерживать ее неизменной в процессе измерений.

СПОСОБ СТРУКТУРОСКОПИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ , заключаюш,ийся в перемагничивании изделия полем низкой частоты, регистрации акустических импульсов от скачков Баркгаузена при различных значениях величины поля перемагничивания, по параметрам которых определяют результат контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, изделие дополнительно перемагничивают высокочастотным полем, измеряют дифференциальной магнитной проницаемости и изменяют частоту высокочастотного поля обратно пропорционально этой величине. (Л О5 ел QD vl